基于PSD的长管弯曲度测量系统设计.pdf

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1、108传感器与微系统(rrransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第1期基于PSD的长管弯曲度测量系统设计王强龙，潘宏侠，任海峰，郭钢祥(中北大学机械工程及其自动化学院，山西太原030051)摘要：针对高线性度要求的长管的微小变形带来的问题，设计了位置敏感探测器(PSD)测量长管弯曲度的系统，分析了二维PSD在弯曲度测量系统的结构与工作原理，以及弯曲度的计算原理。系统采用单片机STC89C58处理PSD输出信号并显示测量结果，得出PSD的光点坐标位置与输出电压的对应关系，实现单片机与上位机的通信，对测量数据的分析、处理以及

2、整个系统的控制，同时分析了检测误差和电路误差对弯曲度测量的影响。实验测试结果表明：所建立的测量系统能够实现实时测量和远程控制，具有快速响应、运行稳定、测试数据可靠等优点。关键词：位置敏感探测器；弯曲度；单片机；实时测量；远程控制中图分类号：TH865文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)01-0108-04’D～esi‘gn0InmeaSUrement·syst-emt^orCUrVat·ureor一"longtubebased0nPSDWANGQiang—long，PANHong—xia，RENHai—feng，GUOGang—xiang(Schoolo

3、fMechanicalEngineering&Automation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Aimingatproblemscausedbysmalldeformationofhighlinearityrequiredlongtube，ameasurementsystemforcurvaturesoflongtubeusingPSDsensorisdesignedandstructureandoperationalprincipleoftwo—dimensional(2D)PSDandthec

4、omputationalprincipleofcurvatureareanalyzed．OutputsignalofPSDisprocessedbySTC89C58MCU，andmeasurementresultisdisplayed．Correspondingrelationbetweencoordinatepositionoflight—spotandoutputvoltageisobtained．CommunicationbetweenMCUandupperPC，dataanalysisandprocessing，andsystemcontrolarerealize

5、d．Atthesametime，theeffectofdetectingerrorandcircuiterrorOilcurvaturemeasurementisanalyzed．Thetestresultsindicatethatthesystemcanrealizereal—timemeasurementandremotecontro1．Ithasadvantagesoffastresponse，stableoperationandreliabledetectingdata，andSOon．Keywords：positionsensitivedetector(PSD)

6、；curvature；MCU；real—timemeasurement；remotecontrol0引言程控制。位置敏感探测器(positionsensitivedetector，PSD)是一1弯曲度检测系统设计方案种基于新型横向光电效应的半导体器件，它能在感光表面长管弯曲度检测系统包括硬件和软件系统。基于上连续移动光点位置并且具有很高的几何分辨率，可以对PSD作为长管弯曲度检测硬件系统，用于测量和获取基于位移进行精确的非接触测量。当入射光斑照到光敏面时，零点的某一位置的长管弯曲度数据，并实现光斑信号向模PSD输出的电压信号与PSD的光敏面上的光斑所在位置拟电流信号与数字

7、信号的转换，主要由机械部分、光学部分有关。PSD具有响应时间短、位置分辨率高、光谱响应范围和电路部分等三部分组成；数据处理分析软件系统，用于对大、便于与微机接口、非接触测量等优点，在超高速光通信、获取的数据进行处理，并计算弯曲度等参数。系统总体结精密尺寸测量、兵工等领域具有广泛的应用价值”j。本构示意图如图1所示。文提出r以Hanlamtsu公司生产的$1880型PSD作为光电激光器安装在可移动的定心装置上，在牵引机构牵引传感器，STC89C58单片机作为信息处理单元，结合其他外下沿长管轴向运动，激光束经过平行光管聚焦准直后由